桥梁病害及加固方法,总有一种是你迫切需要的!(一)
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桥梁病害及加固方法,总有一种你迫切需要!(一)

文章出处:人气:-发表时间:2019-03-22 17:41【

桥梁工程同新建相比,改建可节省大部分资金。合理利用原有结构,改变功能配置、改善空间质量、扩大功能空间等,可以减少开主体发商的初期投资费用(包括拆迁费、土建费等)、缩短建设周期,体现较高的经济价值。目前桥梁加固设计与计算方面的研究还相对滞后,有些方面甚至连公认的算法都没有,使设计者感到难于动手。


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桥梁加固设计师除了有扎实的专业知识外,最好既有相当的设计经验,又有相当的施工经验,所完成的设计施工图才较合理、可靠、现实、施工质量容易保证、修改变更少、造价合理、加固效果好,不仅能治“标”,能治“本”的尽量治“本”。



如果只有施工经验,所出加固方案及施工图,可能缺乏对结构系统地受力分析、病害成因及趋势分析,往往该加固的部位加固不够或太多,不需要加固的地方也加固,造成多花了钱,加固效果还不好。


很多设计者在加固材料的用量上比较随意,凭经验、凭感觉用材料的人不少,是否浪费材料或是达不到最好的加固效果,自己不清楚,业主更不知道,大多没有作加固计算,有的高资质设计单位也只对加固前的结构作些复核性计算,最多作加固后的承载力计算。


但大家知道构件的病害往往在正常使用阶段中表现出来,承载能力主要说明构件是否安全,能安全使用的构件并非就没有病害,因此还要作截面上各材料的应力强度计算,才能反映出构件是否有病害、程度如何及发展趋势。


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“应力强度计算是反映构件病害的必要依据,承载能力计算是构件安全使用的最后保障”两者均不可缺。现实加固计算中,常出现承载能力极限状态满足要求,但构件确实存在许多病害,于是一种做法是加大车辆设计荷载使承载力不满足要求,但又缺乏可靠的超载资料;另一种做法是根据各种病害及程度通过一些算法得出各种折减系数,对承载力进行折减,以说明构件不满足承载力要求,构件加固后又补足大于等于被折减的承载力,这种做法虽有一定科学依据,但也有不少人为评判因素,同样不能反映控制截面上各种材料的工作状况。


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桥梁加固设计计算应该既作截面上各材料的应力强度计算,也作承载力计算,由于材料的应力强度往往优先控制设计,再加上承载力计算中有时要用到应力计算的结果,因此先作应力强度计算,后作承载力计算,两者均应符合要求。


桥梁上部结构病害概述


以钢筋混凝土或预应力混凝土材料修建的各类桥梁占我国现役桥梁的绝大多数,由于各种原因,使用多年后,或多或少都出现一些病害,特别是近些年来许多地区交通流量增大及重车增多,桥梁出现的病害较多,相当一部分桥梁已到了不得不加固或者是不加固不让人放心的地步。


对于裂缝宽度的限制值,缝宽小于规范要求的,采用涂刷环氧胶封闭。缝宽大于规范要求的,若是非结构受力裂缝,则采用压力灌缝处理,若是结构受力裂缝,则不仅要治标,还要治本,采用各种加固方法来消除或部分消除裂缝产生的原因。



简支板桥


简支板桥是小跨径桥梁常用的结构型式,钢筋混凝土板桥的跨径常为5~13米,有空心板和实心板,施工方法有预制装配和整体现浇。预应力板桥的跨径常为10~20米,一般为空心板,预制装配的较多。


01 钢筋混凝土整体现浇简支板桥 


常见的病害有:


(1)跨中附近板底由下而上的竖向裂缝,一般有多条,静态裂缝宽度有可能超过规范限制值,有时还伴随着跨中下挠,表明抗弯能力已不足。

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(2)跨中附近板底纵向裂缝,一般也可能有多条,有的静态裂缝宽度也会超过规范要求,这很可能是设计图采用了预制装配的标准图配筋,施工时却改用现浇,将单向板变成整体式双向板,改变了板的受力方式,导致板底横向配筋严重不足,在横向弯矩作用下,引起板底产生纵向裂缝。

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02 钢筋混凝土及预应力混凝土预制装配简支板桥


常见的病害有:


(1) 装配式简支板可有桥面铰接缝处出现纵向裂缝,这主要是铰接缝施工质量差,造成各板块的整体性连接差;


(2)也可有支座脱空现象产生,由于每块板的两端各有2个支座,每跨桥都有较多支座,如果施工时支座垫石标高有误差,或预制安装时板有翘曲,或墩台有不均匀沉降都会导致部分支座脱空;


(3)钢筋混凝土的简支板跨中附近板底有由下而上的竖向裂缝,缝宽有可能超过规定要求,或有跨中下挠,抗弯能力不足;


(4)板底出现纵向裂缝,预应力混凝土装配式简支板桥大多采用先张法施工,如果由于施工原因造成底板太薄,使得预应力筋周围混凝土局部应力过大,或者由于混凝土中的氯盐添加剂或者混凝土碳化造成钢筋生锈,均可能产生沿着钢筋的板底纵向裂缝。


(5)一般的空心板在支承端附近不会出现剪切斜裂缝,但近几年来有的桥梁采用了单块宽度达1。5米甚至更大的大空心板,其实相当于小箱梁,腹板厚度不大时,边板的腹板上有可能发现斜裂缝。


03 对上述各种病害可选的加固方法


(1)对板底产生的纵、横向裂缝,当缝宽超过规范的限制时,均可采用粘贴钢板法或粘贴纤维复合材料法加固。但对解决跨中下挠的效果不好;


(2)预应力加固法,在板底锚固多根平行的预应力细钢丝,张拉后覆盖特制混凝土(板底锚固多根预应力钢丝),或者设转向托架后折线形布钢束张拉,预应力钢索穿过两端板中斜孔锚固于铺装层下(折线形布置体外预应力索);


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(3)改变结构体系法,如简支板变连续板,小跨径板桥可在跨中或跨中附近增设桥墩或斜撑,采用“跨中增加支撑变简支为连续”,但应注意在中支点负弯矩区,应结合桥面改造,增设足够的受拉钢筋。以上两种方法对解决跨中下挠效果较好;


(4)锚喷混凝土加固法,在板底锚固钢筋网后,喷射混凝土覆盖。其实质是增加板底配筋,类似于“板底锚固多根预应力钢丝”图,只不过板底增加的是普通钢筋网;


(5)对桥面铰缝处的纵向裂缝,只有通过桥面改造来解决,如增加桥面横向钢筋布置,加厚铺装层等;


(6)对板桥支座脱空现象,可采用更换,加钢垫板,楔紧等方法解决。


钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥


钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥一般采用实心板截面或空心板截面,大多采用现浇施工,跨径在20米以下,预应力混凝土连续板跨径偏大些,一般采用后张法,有等高度的,也有变高度的。城市桥梁中的跨线桥、人行桥应用多一些。钢筋混凝土连续板的应用更多。

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01 常见病害


(1)钢筋混凝土连续板桥各跨中附近板底由下而上的多条竖向裂缝,横向有可能贯通,属弯曲裂缝,表明抗弯能力不够;


(2)筋混凝土连续板桥各墩顶处桥面开裂,桥下渗水,一般都横向贯通,裂缝可有一条到多条,可由活荷载引起,也可由墩台不均匀沉降引起,如图,说明负弯矩较大,支点截面抗弯能力不足。

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(3)各跨中附近板底出现纵向裂缝,类似于“整体式板桥跨中段板底纵向裂缝”图,要么是钢筋混凝土板底横向钢筋配置不足,要么是混凝土保护层太薄,预应力筋周围混凝土局部应力过大,或是混凝土中的添加剂等原因使钢筋生锈,导致沿钢筋产生裂缝;

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(4)跨中下挠,要么是施加的预应力不足,要么是跨中钢筋混凝土板底竖向裂缝过多过宽导致刚度降低,挠度增大。


02 加固方法


(1)对板底裂缝,当缝宽超过规范要求时,可采用粘贴钢板或粘贴纤维复合材料法加固;


(2)对墩顶处桥面开裂,可采用在负弯矩区的混凝土铺装层内增设受拉普通钢筋或预应力钢筋,提高支点截面抗弯能力;


(3)预应力加固法,在板底设转向托架,按折线形布束张拉,此法对各种因受力产生的病害均有利,如下图:

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(4)改变结构体系法,如在跨中或跨中附近增设斜支撑,解决跨中下挠过大,或预应力不足,类似于下图,但应增强支撑截面负弯矩区的受拉钢筋。

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总结

以上讲了两种桥梁结构——简支板桥钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥的桥面病害及加固方法。


明天将继续开讲钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥两种桥梁结构的病害与加固方法,敬请关注。


以上加固方法提及的预应力加固法该如何施工?可参考悍马独家制作预应力碳板加固施工法。


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